電気機関車と蒸気機関車では、前者の方が高性能とされている。これは、運動エネルギーに変換される以前のエネルギーを自車に蓄えず、架線から随時取り入れるため、死重となる炭水車や、大きな容積を占めるボイラーが不要で、重量や容積効率の面で有利なことから言われてきた。しかし、過去にはこれに異論があった。電動機という電気機関車の動力源の特性上、電圧制御のために抵抗器を挿入しトルクを抑えた状態で起動し、加速とともにトルクを最大値にする必要があると、「誤解されて」いたためである。これに対して、蒸気機関は起動時から最大トルクを発生させることができる(カットオフを引き上げるに従いトルクは単調に減少する。起動時に最大トルクが生じると言う言い方の方が正確である)。なお、ディーゼル車などの内燃機関を利用する際には、負荷を掛けた状態での機関始動が不可能であるため変速機を用いるか、電気式の構造とする事になる。前者において、摩擦クラッチを用いる場合は、トルクが減少する一方であるが、トルクコンバーターを使用する場合には、そのトルク増幅作用により機関とギヤボックスだけで作られるより大きなトルクを生じる。電気式ディーゼル車は実質的に電気車と同様であり、鉄道においては、摩擦クラッチで起動する例は実用レベルのものでは皆無であるため、同じ軸重、機関出力であれば、引き出し性能はディーゼル車が最も有利になり得る。が、この議論が生じたとき、十分な能力を持つディーゼル機関車は存在しなかったため、そもそも考慮されなかった。これらの考えから、最高速度（最大出力）の点においては電気機関車に有利であっても、重量級列車の牽引に当たってはそれほど差異はないという意見もあった。この論議に決着をつけるべく、日本国有鉄道では1967年、新鶴見機関区において、EF15形電気機関車とD51形蒸気機関車を背中合わせに連結して、綱引きの要領による起動力比較が行われた。結果はEF15形の圧勝であった。この議論は、直巻整流子電動機の「回転数が低いときにトルクが大きい」という特性を現場が十分に把握していなかったこと以上に、無煙化の推進による人員削減への労働組合の抵抗運動という面も大きかった。直巻整流子電動機においては、発生するトルクは流れる電流により一意に定まり、回転数が上昇するにつれて、電機子の逆起電力により回路に流れる電流が減少する。即ち、抵抗制御を行う際に挿入される抵抗器は、逆起電力が生じていない、あるいは小さいときの電気回路の焼損を防ぐために挿入されるのであって、起動時に発生する最大トルクは、電気回路の許容する最大値である(抵抗器の挿入により制限されているのは「トルク」ではなくて「出力」である)。以降、「引き出し性能は蒸気機関車のほうが上」という論調はなくなった。
1902年（明治35年）12月11日、山形県鶴岡市に生まれる。旧制山形県立鶴岡中学校を経て1920年8月26日に海軍兵学校51期293名中11番の成績で入学。同期に小園安名、山本祐二、実松譲、樋端久利雄、工藤俊作らがいる。1923年（大正12年）7月14日、255名中9番の成績で卒業。少尉候補生、練習艦「浅間」に乗組。8月26日、近海航海に出発し11月6日、帰着。11月7日、練習艦隊遠洋航海出発（上海~マニラ~シンガポール~バタヴィア~フリーマントル~メルボルン~ホバート~シドニー~ウェリントン~オークランド~ヌーメア~ラバウル~トラック~パラオ~サイパン方面巡航）。1924年（大正13年）4月5日、帰着。12月1日、海軍少尉任官。1926年（大正15年）12月1日、海軍中尉昇進。1928年（昭和3年）4月1日、海軍大学校専攻科東京外国語学校英語科海軍委託派遣学生。12月1日、海軍大尉昇進。1930年（昭和5年）3月31日、東京外国語学校英語科修了。12月18日、ヴァージニア大学、ノースウェスタン大学へアメリカ語学学生留学。1932年（昭和7年）1月30日、在アメリカ日本大使館附海軍武官府出張。6月18日、帰朝。6月25日、戦艦「日向」分隊長着任。12月1日、海軍省軍令部第3班第5課。1933年（昭和8年）1月29日、戦艦「扶桑」分隊長。1934年（昭和9年）5月14日、軍令部第5課。1934年11月1日、海軍大学校甲種第34期学生。日本史の講話に来た平泉澄に「先生は歴史上の人物を呼ぶのに楠木正成は『正成公』と呼び、足利尊氏は呼び捨てにして宮方と足利方で差をつけていますが、そういうのはおかしいのではないですか」と発言した。また大井は教官を理屈で言いくるめるような不穏当な発言が多いとの理由で学生を免ぜられそうになったが、海大同期甲種学生の協力もあって退学は免れたという。大井は海大の戦略講義に不満だったが、井上成美が教官時代に書いた戦略テキストを読み「胸がスッとするような文献を見つけた」と喜んだという。井上のことは花岡雄二（海兵同期）から「井上艦長と貴様は絶対ウマが合う。尊敬するかもしれんぞ」と何度か聞いていたという。11月26日、海軍少佐昇進。1936年（昭和11年）11月11日、海軍大学校甲種を30名中3番の成績で卒業。12月1日第3艦隊司令部参謀。1937年（昭和12年）1月22日、第14戦隊先任参謀。1937年3月11日、海軍軍令部第1部イギリス担当主務部員。日独伊三国同盟締結に対し大井は留学経験からイギリスを敵に回すのは愚策であるという見解を持ち、陸軍や外務省の官僚と連絡会を開き意見交換をしていた。酒の席で白鳥敏夫を担ぐ若手官僚が白鳥を称える替え歌を歌い出したところ、大井は「あんたらそれでも国士のつもりか。白鳥さんが何だ」と食ってかかり、相手も「何だとこの海軍の腰抜けが」と乱闘が起こるような雰囲気になったが、同席していた吉田英三海軍中佐に大井は連れ出されたという。直属の上司もドイツ贔屓であったため毎日議論したという。軍令部次長古賀峯一経由でそれを知った海軍大臣米内光政からイギリス事情を聴きたいと呼ばれ、大井は軍令部の空気を語ったという。1939年（昭和14年）12月1日、第2遣支艦隊艦隊作戦参謀。また、仏印進駐の際に海軍側で陸と交渉したが佐藤賢了陸軍中佐らは北部仏印に進駐した。1940年（昭和15年）11月30日、海軍省軍務局調査課。